芳砜纶纺纱油剂的配方优化

2014-01-15郁崇文

产业用纺织品 2014年11期

白洋郁崇文

(1.大连东原纺织有限公司，大连，116000;2.东华大学，上海，201620)

芳砜纶(Polysulfonamide纤维，PSA纤维)又称聚芳砜酰胺纤维，其国内商品名为特安纶(TANLON)，是我国具有自主知识产权的高性能纤维［1］。芳砜纶具有优良的高温尺寸稳定性、阻燃性、电绝缘性和化学稳定性，其产品主要用于防护制品、过滤材料、电绝缘材料、摩擦密封材料和其他工业织物(包括造纸毛毯、熨烫台布和涂层织物等)［2］。然而，由于芳砜纶的体积比电阻和初始模量较高，摩擦因数和卷曲稳定性较低，使得纤维在纺纱过程中易产生静电，纤维之间抱合力较差，从而导致其纺纱加工困难、成纱质量较低。目前，改善芳砜纶可纺性的方法主要包括对纤维进行等离子体处理［3-4］、将芳砜纶与其他纤维混纺［5-7］和在纤维表面施加纺纱油剂等。由于在芳砜纶表面施加油剂不会对纤维本身的优良性能造成影响且成本较低，因此较为常用。

化纤油剂由多种化学品复配而成，主要包括平滑剂、乳化剂和抗静电剂［8］。在本研究的前期工作中，选用了工业白油(矿物油)作为平滑剂，月桂醇聚氧乙烯醚(JFC)作为渗透剂，脂肪醇与环氧乙烷缩合物(MOA-3和MOA-9)作为乳化剂，并筛选了六种抗静电效果较好的抗静电剂，分别配制了六种适合于芳砜纶纺纱的油剂。结果表明，添加抗静电剂为异己醇聚氧乙烯醚磷酸单酯钾盐(TF-481)的油剂能较好地改善芳砜纶的可纺性。但前期研究仅探讨了一种油剂配方，其抗静电剂质量分数为2%，其他表面活性剂(除抗静电剂外)与平滑剂的质量比为 20∶80。

本文选择不同含量的抗静电剂TF-481，以及不同配比的其他表面活性剂(除抗静电剂外)与平滑剂，配制了不同配比的芳砜纶纺纱油剂，探讨了抗静电剂TF-481的含量以及其他表面活性剂与平滑剂的配比对芳砜纶可纺性与实际纺纱过程、成纱质量的影响，以确定最优的油剂配方。

1 纺纱油剂可纺性的评价指标

1.1 抗静电性评价

芳砜纶纺纱油剂能够与水分子形成氢键缔合，这就保持了表面活性剂-水在纤维上的极性中心，因氢键缔合的水膜是连续的，从而降低了芳砜纶的体积比电阻，使电荷不易积聚。因此，可采用添加油剂后芳砜纶的体积比电阻来评价纺纱油剂的抗静电性。

1.2 平滑性评价

纺纱油剂吸附在芳砜纶表面时，可视为定向排列的单分子层，纤维与金属之间的干燥摩擦转为边界摩擦，使纤维运动阻力更小。因此，可采用添加油剂后芳砜纶与金属间的动摩擦因数来评价纺纱油剂的平滑性。

1.3 抱合性评价

采用添加油剂后芳砜纶纤维与纤维之间的静摩擦因数和动摩擦因数之差(Δμ)来评价纺纱油剂的抱合性。Δμ越大，纺纱油剂的抱合性越好，则纤维抱合越紧密、棉卷体积越小、成网成条质量越高。

2 试验部分

2.1 纤维原料

芳砜纶：上海特安纶纤维有限公司提供，线密度2.2 dtex，平均长度 51 mm。

2.2 油剂选择

2.2.1 油剂组分

平滑剂：工业白油;

渗透剂：JFC;

乳化剂：MOA-3和MOA-9;

抗静电剂：TF-481。

2.2.2 油剂中各组分的含量

不同油剂中各组分的配比列于表1。

表1 油剂配比

2.3 试验方法

将按照上述配方配制的纺纱油剂与去离子水通过搅拌配成均匀乳液，其中油剂用量按纤维质量的0.5%称取，去离子水用量按使纤维回潮率达10%称取;再将乳液均匀喷洒至芳砜纶上。

2.3.1 油剂的可纺性试验

测试经各油剂处理后，芳砜纶的体积比电阻［9］和摩擦因数性能［3］，比较各油剂的可纺性。

2.3.2 纺纱验证试验

将喷洒油剂后的芳砜纶置于密封袋中闷放24 h，再经清梳联、并条、粗纱和细纱工序纺成细纱，比较各纤维在纺纱各工序中的表现和细纱质量，确定最佳的纺纱油剂配方。

3 结果与讨论

3.1 油剂的可纺性测试结果

经不同油剂处理后的芳砜纶的体积比电阻和摩擦因数分别见表2和表3。

表2 不同油剂处理后纤维的体积比电阻

由表2可知：随着抗静电剂TF-481含量的增加，纤维的体积比电阻值先减小后增大，经油剂A4(抗静电剂质量分数为4%，其他表面活性剂与平滑剂质量比为20∶80)处理后，纤维的体积比电阻值最小，即当抗静电剂质量分数为4%时油剂的抗静电性最好;纤维的体积比电阻值随其他表面活性剂与平滑剂配比的变化，未出现规律性的变化。

由表3可以发现：当抗静电剂TF-481含量一定时，随着油剂中其他表面活性剂比例的增加，纤维与纤维间的动、静摩擦因数先增加后减小;经油剂B2和B3处理后，纤维的Δμ最大，而经油剂B3处理的纤维其纤维与纤维之间静摩擦因数较经油剂B2处理的纤维大，故当其他表面活性剂与平滑剂的质量比为20∶80时，油剂的抱合性最好;随着抗静电剂TF-481含量的变化，纤维与金属、纤维与纤维间的摩擦因数并未出现规律性的变化。